레이저 이득 매질의 주요 특성

레이저 이득 매체의 주요 특징은 무엇입니까?

레이저 이득 매질(laser gain medium)은 레이저 작동 물질(laser working matter)이라고도 하며, 입자 밀도 반전을 달성하고 유도 복사선을 생성하여 광 증폭을 달성하는 데 사용되는 물질 시스템을 말합니다. 레이저의 핵심 구성 요소로, 많은 원자나 분자를 포함하고 있으며, 이러한 원자나 분자는 외부 에너지의 여기(excitation)를 받아 여기 상태로 전이하고, 여기 복사선을 통해 광자를 방출하여레이저 빛레이저 이득 매질은 고체, 액체, 기체 또는 반도체 물질일 수 있습니다.
고체 레이저에서 일반적으로 사용되는 이득 매질은 희토류 이온이나 전이 금속 이온으로 도핑된 결정, 예를 들어 Nd:YAG 결정, Nd:YVO4 결정 등입니다. 액체 레이저에서는 유기 염료가 이득 매질로 자주 사용됩니다. 기체 레이저는 기체를 이득 매질로 사용하는데, 이산화탄소 레이저에서는 이산화탄소 가스를, 헬륨-네온 레이저에서는 헬륨과 네온 가스를 사용합니다.반도체 레이저갈륨비소(GaAs)와 같은 반도체 재료를 이득매질로 사용합니다.
레이저 이득 매질의 주요 특징은 다음과 같습니다.
에너지 준위 구조: 이득 매질 내의 원자 또는 분자는 외부 에너지의 여기 하에서 밀도 반전을 달성하기 위해 적절한 에너지 준위 구조를 가져야 합니다. 이는 일반적으로 높은 에너지 준위와 낮은 에너지 준위 간의 에너지 차이가 ​​특정 파장의 광자 에너지와 일치해야 함을 의미합니다.

전이 특성: 들뜬 상태의 원자 또는 분자는 들뜬 복사선에서 결맞는 광자를 방출하기 위해 안정적인 전이 특성을 가져야 합니다. 이를 위해서는 이득 매질이 높은 양자 효율과 낮은 손실을 가져야 합니다.
열 안정성 및 기계적 강도: 실제 응용 분야에서 이득 매질은 고출력 펌프 광과 레이저 출력을 견뎌야 하므로 우수한 열 안정성과 기계적 강도가 필요합니다.
광학 품질: 이득 매질의 광학 품질은 레이저 성능에 매우 중요합니다. 레이저 빔의 품질과 안정성을 보장하기 위해서는 높은 광 투과율과 낮은 산란 손실이 필요합니다. 레이저 이득 매질의 선택은 레이저 응용 분야의 요구 사항에 따라 달라집니다.원자 램프, 작동 파장, 출력 전력 및 기타 요인들을 고려합니다. 이득 매질의 재료와 구조를 최적화함으로써 레이저의 성능과 효율을 더욱 향상시킬 수 있습니다.